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探测引力波事件的“中国身影”

来源:www.timetimetime.net 时间:2020-03-22 编辑:企业

作者:高亚丽资料来源:中国科学新闻,发布日期:2017/11/6 9:39336034

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中国影子

①2013年11月,AST3-2在中国最北部的漠河进行了一次普查

②高能望远镜小组的一些成员在装载产品交付前拍照

③望远镜的物理照片

■本报见习记者高雅丽在10月16日22时表示,天文学界“做了一件大事”。美国国家科学基金会举行新闻发布会,宣布由两颗中子星合并产生的引力波事件GW于8月17日首次被美国的LIGO和处女座引力波探测器发现。

中国并没有缺席天文学的这场“革命” 中国科学院的研究人员在最初的探索后几分钟内就开始了他们繁忙的观察,其中“中国人”是活跃的。

“眼睛”记录了一个历史性的时刻

直到现在,中国科学院高能物理研究所“眼睛”望远镜伽马和引力波电磁对应项目负责人熊少林清楚地记得引力波事件的消息被收到的时刻。

”8月17日晚上原本是一个非常普通的夜晚。那天晚上10点钟,LIGO举行了一次国际视频会议,但是在9点多的时候收到了两颗中子星合并的消息。 熊少林回忆道:“起初我以为这只是一个测试,但我不认为这是真的。”。我不敢相信自己的眼睛 "

格温,让这个平凡的夜晚成为历史。

“眼睛”高能望远镜的主任设计师、中国科学院高能研究所所长刘从战告诉《中国科学报》记者:“当晚收到消息后,大家都非常激动。“眼睛”首席科学家张双南先生立即从家中赶到会议室。晚上12点左右,每个人都开始收集和分析数据,一直忙到凌晨2点或3点。 “

当引力波事件发生时,世界上只有四架x光和伽马射线望远镜成功地监控了爆发的天空区域,而“眼睛”望远镜就是其中之一。

熊少林解释道:“不同波段的望远镜有不同的观测范围。伽马射线与其他波段相比非常特殊。它们只在引力波爆发的时候产生。” 如果我们想观察引力波电磁对应物的高能辐射,我们称之为引力波闪光,在引力波爆发前后必须监测几十秒钟。 这个引力波事件发生在南半球,北半球的许多地面望远镜看不见。然而,眼睛望远镜在太平洋空运行,不受地理位置的限制。 “

因为“眼睛”在0.2-5百万电子伏(MeV)能量区具有最大的探测接收面积和最佳的时间分辨率,所以GRBA在MeV能量区具有最强的探测能力,并且对MeV能量区引力波闪光的辐射特性给出了严格的上限,”这也是“眼睛”的重要原因 "

刘从战说:“引力波闪光光谱相对较软。接到消息后,张双南局长立即决定调整卫星姿态,扫描并观察LIGO给出的引力波的可能区域。然而,由于引力波发生的区域和太阳之间的距离很近,眼睛无法扫描到后来证实引力波对应的天空区域。 然而,即使我们没有清楚地看到引力波闪光高能区的显着信号,我们的观测数据仍然对理论模型有重要的限制。 “

”这次我们反应很快。在70多个团队中,中国望远镜是第七个报告结果的团队。这篇论文的主体关于这个引力波事件最重要的发现包含了“眼睛”观察结果。 ”熊少林说道 此外,《眼睛》的详细分析结果于10月16日以独立论文的形式发表在《中国科学:物理学力学天文学》杂志的英文版上。

熊少林称之为“历史性时刻” 他说:“这是第一次同时观测到来自同一个天文事件的引力波和电磁波,这意味着不仅可以‘看到’它美丽的图像,还可以‘听到’它的声音。例如,它有点像升级到3D电影的2D电影,增加了一个维度并产生了1+12的效果。天体物理学研究进入了一个新时代。” "

当引力波在天空爆发时,“眼睛”才试运行两个月。 通过“眼”辅助探测器的创新性使用,项目团队获得了探测伽马射线爆发和引力波电磁对应物的额外能力,使其成为世界上运行中最重要的伽马射线爆发监测设备之一,并大大扩展了望远镜的科学输出。

刘从战说,用“眼睛”监测引力波电磁对应体将成为日常工作,“只要LIGO发现什么,我们就一定会监测它。” “

”冒着调整望远镜角度的风险“

在LIGO发现引力波信号后,全世界50多个天文设备对全球升温潜能值进行了精细观测,南极勘测望远镜AST3合作小组也利用目前在南极洲运行的AST3-2对全球升温潜能值进行了密集观测。

中国科学院紫金山天文台研究员、南极天文研究中心主任王力凡说:“AST3望远镜位于南极大陆最高点冰穹A,地理纬度为-80度22分钟。” GW位于南部天空,但天球的赤纬是-23度22分53.350秒,非常接近AST3的地平线。 我们需要把望远镜对准离地面只有20度的地方。AST3多年来从未在观察中被指向如此低的位置。 “

此时,冰穹A漫长的极地之夜刚刚结束,这意味着南极洲最好的观察期实际上已经过去 尽管条件如此极端,王力凡仍然认为值得一试。

中国科学院南京天文光学研究所副研究员李晓燕说:“南极巡天望远镜AST3是南极地区最大的光学望远镜。它由中国独立开发,在运行过程中无人值守。” 出于安全原因,我们对望远镜进行了三限保护。 为了观察,我们发布了主要的软件限制保护,并承担了一些风险 “

当通过软件传输指令时,李晓燕感到“非常紧张”,因为害怕遇到意想不到的问题。 “这台望远镜装有世界上最大的单芯片电荷耦合器件,非常精密 出于安全考虑,电荷耦合器件没有快门。一旦望远镜不能返回到相对较高的安全位置,阳光直射相机就有可能在极端的白天烧毁机器。 “但是对于AST3团队来说,全球变暖是一个非常重要的科学发现,”冒险尝试是非常必要的。" 王立凡说:“经过初步测试,我们认为失败的概率是可控的,所以我们决定开始观察工作。” “

北京时间8月18日晚上9点,星星再次聚集在冰穹A 空的顶部。在大约两个半小时的窗口期内,望远镜成功地连续观测到天空,总共收集了21幅长曝光图像。 正是这段数据使该小组最终探测到两颗中子星合并产生的第一个光学对应信号。 为了尽可能多地记录相应身体亮度随时间的演变,观察一直持续到8月28日。

紫金山天文台南极天文中心研究生胡拉(Hu ra)表示:“当我第一次在微信上告诉大家已经检测到全球变暖的光信号时,整个团队都非常兴奋。” “

引力波观测将继续

1916年,爱因斯坦的广义相对论预言引力波的存在 101年过去了,引力波的探测刚刚获得今年的诺贝尔物理学奖。对引力波的国际研究将继续,中国科学家已经做好准备。

中国科学院高能物理研究所的“闪电”项目就是其中之一。 熊少林说:“世界上没有探测引力波电磁对应体的特殊设备。我们从2016年开始规划,并希望在2020年将其发射升空。” 随着最近电磁同行的发现,这项工作变得更加重要和紧迫。 我们期待着尽快建立这个项目。 “

刘从战说,中国科学院高能物理研究所在2016年启动了“阿里初级引力波探测项目”。它将在台北半球建造第一台初级引力波探测望远镜,在中国西藏阿里地区建造世界上最高的高度,进行中巴宇宙微波背景辐射观测研究,探测大爆炸早期产生的初级引力波事件,聆听宇宙的“初始呐喊”。 这与LIGO发现的黑洞或中子星合并产生的引力波事件完全不同,目前还没有被探测到。 如果这个计划能够成功地探测到初级引力波,它对于理解宇宙的起源将具有重要意义。

王立凡说:“天文学中的许多事情,看似偶然,实际上是不可避免的。” 这是人类第一次看到引力波。将来肯定会有一系列的发现。可以想象,世界各地的望远镜都会密切关注它们。 多信使天文学的时代已经开始,我们正计划如何与其他望远镜合作,做出更多的科学发现。 "

《中国科学报》(创新周刊,第5版,2017年11月-06日)

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